山东农业大学李传友教授团队发现植物界“再生指挥官”
中国教育报客户端 魏海政 胡学俭 2024-05-23 17:16

中国教育报客户端讯(记者 魏海政 通讯员 胡学俭“是什么控制着器官再生?”这是Science杂志在2005年创刊125周年之际提出的125个人类未知的重大科学问题中最重要的25个科学问题之一。近日,山东农业大学李传友教授团队在植物再生领域研究取得重大突破,成功发现细胞受伤而产生的再生因子REF1,是引发组织修复和器官再生的原初受伤信号分子,在植物再生中发挥了巨大作用,并在植物转基因、基因编辑领域有巨大应用价值。

北京时间2024年5月22日,国际顶尖学术期刊Cell在线发布这一成果。在大自然中,无法移动的植物,在长期进化过程中形成了令人叹为观止、动物不可比拟的应对损伤的能力,它们不但能快速激活防御反应以抵御病虫侵害,还能轻松自如进行组织修复、器官乃至整个生命体的再生。

植物应对损伤并能进行组织修复、器官乃至整个生命体再生的机理,一直是科学家关注的焦点,科学家们为此开展了大量研究,尽管对其信号转导机理有了深入认识,但对于植物损伤修复和器官再生的机理却所知甚少。
据悉,小肽是一类广泛存在于生物体内长度通常为2-100个氨基酸的信号分子,可用于调控植物的生长发育、免疫、再生及环境适应性,为粮食作物的育种改良提供了巨大的基因资源。李传友团队长期以番茄为模式,用遗传学手段解析植物系统性防御信号通路,获得了一系列系统素信号通路发生变化的番茄突变体,在世界范围内创造性地提出了在植物受伤反应中防御功能与再生功能是密不可分的这一全新理念,首次发现诱发植物再生的特异性信号分子小肽,团队将该小肽重新命名为再生因子REF1,从而破解了困扰科学界几个世纪的难题。

尤为重要的是,他们发现,REF1的作用在植物界是保守的,几乎在所有双子叶植物和单子叶植物中都能找到对应的REF1小肽及其受体。外施REF1不仅可以显著提高番茄(包括一些难以转化的野生番茄)的再生能力和遗传转化效率,还可以将学界公认难以转化的大豆、小麦和玉米等作物的再生能力提高6至9倍,遗传转化效率提高4至5倍。该研究成果为破解作物育种遗传转化效率低、基因型依赖等难题提供了有效的解决路径,是实现种源自主可控、解决国家粮食安全的颠覆性技术突破,为我国种质资源的创制和新品种的培育开创了全新的技术路径。